低温甲醇洗稳定运行的关键因素探讨

第38卷第8期Vol 382009年8月ng Chemical Industry低温甲醇洗稳定运行的关键因素探讨李波,阚世广,谢会云(山东兖矿国宏化工有限公司,山东邹城273500摘要:介绍了低温甲醇洗的基本原理与工艺控制,讨论了如何在低温甲醇洗过程中通过调整压力和温度来达到脱除酸性气体的目的。关键词:煤化工;低温甲醇洗;酸性气体;净化中图分类号:TQ530文献标识码:A文章编号:104-0935(2000-0567-03低温甲醇洗工艺( Rectisol process)是德国鲁下k为定值,而且甲醇溶液的溶解度随温度的下奇( Lurgi)公司开发的,采用物理吸收酸性气体的降而显著增加,故吸收过程要求在尽可能低的压种净化工艺。该工艺使用冷甲醇作为酸性气体力下进行。吸收液,利用甲醇在-60℃左右的低温下对酸性气体溶解度极大的物理特性,同时分段选择性工艺控制地吸收原料气中的H2S和CO2以及各种有机硫在甲醇净化工艺中,温度和压力对甲醇洗的等杂质。在以渣油和煤为原料的大型合成甲醇装选择性具有非常重要的影响。随着温度降低,置上,大多采用这种净化工艺。此外,该工艺还广CO2、H2S以及别的易溶气体在甲醇中的溶解度泛应用于合成氨、羟基合成、工业制氢、城市煤气系数增长很快,且分压越高增长越快,而H2、N2和天然气脱硫等生产装置的净化工艺中。目前,等变化不大。因此随着温度的降低,甲醇对酸性国内外已有百余套大中型工业化装置的酸性气体组分的选择性大大提高。故此法适宜于在低温下脱除采用该净化工艺。操作,且尽量使酸性气体的分压增高。在运行过1基本原理程中,压力是相对稳定的低温甲醇洗的效果主要受循环量和温度的影响。低温甲醇洗工艺用冷甲醇作为吸收溶剂,利2.1低温甲醇洗操作压力的控制用高压低温下酸性气体在甲醇中溶解度比较大的压力水平在物理吸收中是一个关键因素,在待性脱除原料气中的酸性气体(主要是CO2和决定全系统的压力水平时,高压无疑对吸收有利,H2S)。低温甲醇洗的物理吸收过程遵循亨利定低压有利于CO2及H2S在甲醇中的解析,因此低律。亨利定律的内容为:在恒温和平衡条件下温甲醇洗工艺充分施展了压力变化这一手段来促种气体在溶液中的溶解度和该气体的平衡压力成进吸收和解析。其工艺手段采用了分段吸收和分正比。其数字表达式为段解析,使其贯穿于吸收与再生的主要技术思想。按照不同的压力水平去分段吸收和解析,以达到式中:k享利常数;x一平衡时气体在溶液中的摩尔分数。工艺要求。由享利定律可知,气体的分压越大,其在溶液根据享利定律,在一定温度下,气体在液体里中的溶解度也就越大所以增加气体的压力有利的溶解度和该气体的平衡分压成正比。另外,从于气体的吸收,降低气体的压力有利于气体的解中国煤化工析。试验表明当溶质和溶剂一定时,在一定温度CNMHG568辽宁化工09年8月传质动力学角度来看吸收过程的压力越高气体(8)增加CO2解吸制冷能力。甲醇吸收CO2分子的扩散速率越快吸收推动力就越大,因而吸是一个放热过程,而解吸CO2则是一个吸热制冷收速率越快。因此,吸收过程压力增髙,气、液两过程,其吸收、解吸过程遵循亨利定律。由享利定相接触好,有利于吸收过程的进行和净化效果的律可知,气体的分压越大,在溶液中的溶解度也就提高。为控制好吸收压力保证好的吸收效果,根越大。因此,增加气体的压力,有利于气体的吸据不同情况可采取以下手段满足吸收对压力的要收;降低气体的压力,有利于气体的解吸。实验表求:明:当溶质和溶剂一定时,在一定温度下k为定(1)在装置稳定的情况下,通过增加气量,提值,而且甲醇溶液的溶解度随着温度的下降而显高人系统的工作压力;著增加,故解吸过程要求在尽可能在低温下进行。2)在供气不足的情况下,可通过关小吸收但在实际生产中,肯定存在着冷耗,为了尽可塔气体出口调节阀减少压力的损失;能的在低温下按生产工艺指标进行生产操作,应(3)在前系统负荷波动较大或后系统倒换压尽量减少冷量的消耗,一般系统的冷耗由7个部缩机时,应及时通过关小吸收塔气体出口调节阀分组成进行调整,以防压力降得过低。(1)换热温度差损失;2.2低温甲醇洗甲醇温度的控制(2)泵的压送造成的温升,须外供冷量进行低温甲醇洗冷量平衡控制贯穿于低温甲醇洗补充;工艺中,而温度是影响甲醇洗净化效果的最重要(3)富甲醇的减压、节流造成的温升,须外供因素之一。低温甲醇洗的净化效果取决于酸性气冷量进行补充在甲醇中的溶解度和达到气液平衡时酸性气在气(4)CO2、H2S的不完全解吸造成的冷量损相中的分压,而这两项因素都是温度的函数。气失。因甲醇吸收CO2、H2S的放热和富甲醇解吸体在液体中的溶解度随温度的降低而增大,因此,CO2、H2S的吸热,是通过数台换热器的热量交换采用较低的洗涤温度对气体的净化过程有利。另而相互抵偿的,这就是低温甲醇洗流程能耗低的外,甲醇的蒸汽压也是温度的函数,温度升高,甲原因。但是,送到热再生系统的富甲醇中仍溶解醇蒸汽压增大,甲醇的损失就增加。因此保持低有CO2和H2S,其解吸热是靠热再生塔的再沸器温下操作,不但能保证甲醇有较好的吸收效果,而供给的,从而造成这部分CO2和H2S的解吸热不且能减少净化气带走的甲醇,甲醇损失就小。在能通过换热器与吸收热相互抵偿,即出现CO2和实际操作上可以通过以下手段来实现冷量的平H2S不完全解吸的损失,此部分损失靠外界补充衡的冷量抵偿。为减少外供冷量,则应把送到热再1)调整甲醇吸收制冷装置工艺,确保制冷生系统的富甲醇中所溶解的CO2和H2S尽可能剂的供给降低,这也就是富甲醇先采用减压再生,再采用氮2)尽量降低甲醇减压闪蒸后气体压力,提气气提再生(或采用真空再生)和最后再采用热高节流闪蒸制冷效果,以增加系统冷量;再生的原因(3)在保证甲醇洗装置工艺正常的情况下5)系统的冷损失,需外供冷量进行补充,为应尽量维持丙烯循环至甲醇洗的气、液在低温状此须采用高效的保冷材料(如用发泡聚氨酯)以态下,以增加系统冷量的供给;减少系统的冷损失(4)在保证工艺正常的情况下,尽量增加丙(6)进料气中带入微量NH3和饱和H2O的烯压缩机负荷降低丙烯蒸发压力,以提高丙烯冷冷凝与蒸发损失,需外供冷量进行补充;效果;(7)喷入甲醇造成的冷损失,需外供冷量进(5)及时补充丙烯冷冻系统冷量行补中国煤化工(6)增加气提氮气流量CNMHG(7)调节循环甲醇的流量与变换气的流量,使其按照适宜的比例运行;低温甲醇洗工艺的消化与吸收可归纳为如下第38卷第8期李波,等:低温甲醇洗稳定运行的关键因素探讨技术要点:充分施展压力的变化,形成合理的压力[2]唐恰红低温甲醇洗技术在20万吨/a甲醇装置中的应用分布,促进酸性气体吸收和解吸,达到净化效果;J]煤化工,1997(3):15-19选择温度水平,形成合理的温度分布:采用分段吸[3]吴秀锋合成氨装置净化系统“瓶颈”分析[]现代化工2001(7):19-21收cO2和H2S,又将其吸收液分段再生充分利用(4]张东亮中国煤气化工艺(技术)的现状与发展[门]煤化CO2解吸产生的焓变达到致冷作用。工,2004,32(2):1-5.[5]周宏军陈晓春气化煤气净化处理的研究[]化学工程参考文献[1马春梅蔡淑香,乔桂芝低温甲醇洗工艺浅析[门]应用能6]张述伟,陆明亮徐志武低温甲醇洗模拟系统模拟与分析源技术,2002(1):10-12[J].化肥设计,2002,32(1):25-31Research on Key Factor of Stable Operation for RectisolD Bo, KAN Shi-guang, XIE Hui-yuShandong Yankuang Guo Hong Chemical Industrial Co, Ltd, Zoucheng 273500, China)Abstract: Basic principle and process control of rectisol were introduced. Removing acid gas by regulating pressure and tempera-ture in rectisol process was discussedKey words: Coal and chemical industry: Rectisol; Acid gas; Purification《云南化工》2010年征订启事《云南化工》于1973年创刊,是国内外公开发行的化学化工综合性科技期刊。刊号ISSN004-275XCN53-1087/TQ,广告经营许可证号53000007本刊以推动国内化学工业的发展为已任,介绍云南省丰富的磷、有色金属、煤等矿产和生物资源及其它资源的科研成果着眼于省内和国内材料科学的科研动态,报道相关化学化工科研开发成果,交流设计与生产经验,开展学术讨论。自2005年起本刊调整了栏目,新增”专家专栏”和”硕博论坛"两个栏目,前者介绍教授级别的研究者,后者推出科研的后备新生力量主要栏目:科学研究、探索应用、综述专论、分析测试、专家专栏、硕博论坛、设备技改、环保节能、交流探讨等。《云南化工》为双月刊,A4开本,逢双月25日出版,每期订价7元,年订价42元(含邮费),自办发行。欢迎订阅!欢迎赐稿!欢迎刊登广告!订阅者可通过以下单位订阅:全国非邮发报刊联合征订:天津市大寺泉北里别墅17邮政编码300385,电话:022-23962479,23973378中国化工信息中心期刊图书联合征订部:北京安外小关街53号邮政编码100029,电话010-6444115,644413金陵期刊文献联订中心南京大厂新华一村25-205邮政编码210048,电话:13584032685联系人徐丙根中国版本图书馆发行部:北京市东城区先晓胡同10号邮政编码10005电话010-65123438,85119978或直接将订费通过邮局寄到本刊编辑部(请注明订刊费和寄刊地址编辑部地址:昆明市滇池路1417号云天化《云南化工》编辑部邮政编码:650228中国煤化工CNMHG